KR102142398B1 - Multi charged particle beam writing apparatus - Google Patents

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Abstract

본 실시 형태에 의한 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치는, 하전 입자 빔을 방출하는 방출부와, 단일의 제1 개구가 형성된 제한 애퍼쳐 기판과, 복수의 제2 개구가 형성되고, 상기 복수의 제2 개구가 포함되는 영역에, 상기 제1 개구를 통과한 상기 하전 입자 빔의 조사를 받고, 상기 복수의 제2 개구를 상기 하전 입자 빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 성형 애퍼쳐 어레이와, 상기 복수의 제2 개구를 통과한 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔이 통과하는 복수의 제3 개구가 형성되고, 각 제3 개구에 빔의 블랭킹 편향을 행하는 블랭커가 설치된 블랭킹 애퍼쳐 어레이를 구비하는 것이다.In the multi-charged particle beam drawing apparatus according to the present embodiment, an emission portion for emitting a charged particle beam, a limiting aperture substrate having a single first opening, and a plurality of second openings are formed, and the plurality of seconds A molded aperture array configured to form a multi-beam by irradiating the charged particle beam passing through the first opening, and partially passing through the plurality of second openings to a region including the opening, , Among the multi-beams passing through the plurality of second openings, a plurality of third openings through which the corresponding beams pass are formed, and a blanking aperture array is provided in each of the third openings, and a blanker for blanking deflection of the beam is installed. It is equipped.

Figure R1020180121060
Figure R1020180121060

Description

멀티 하전 입자 빔 묘화 장치 {MULTI CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS}Multi-charged particle beam drawing device {MULTI CHARGED PARTICLE BEAM WRITING APPARATUS}

본 발명은, 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-charged particle beam drawing device.

LSI의 고집적화에 수반하여, 반도체 디바이스에 요구되는 회로선 폭은 해마다 미세화되고 있다. 반도체 디바이스에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위해서는, 축소 투영형 노광 장치를 사용하여, 석영 상에 형성된 고정밀도의 원화 패턴(마스크, 또는 특히 스테퍼나 스캐너에서 사용되는 것은 레티클이라고도 함)을 웨이퍼 상에 축소 전사하는 방법이 채용되고 있다. 고정밀도의 원화 패턴은, 전자 빔 묘화 장치에 의해 묘화되고, 소위, 전자 빔 리소그래피 기술이 사용되고 있다.With the high integration of LSI, the circuit line width required for semiconductor devices has been miniaturized every year. In order to form a desired circuit pattern on a semiconductor device, a reduction projection type exposure apparatus is used to shrink a high-precision original pattern (formed on a mask, or in particular a stepper or scanner) on a wafer onto a wafer. A method of transferring is employed. The high-precision original pattern is drawn by an electron beam drawing apparatus, and so-called electron beam lithography technology is used.

멀티 빔을 사용한 묘화 장치는, 1가닥의 전자 빔으로 묘화하는 경우에 비하여, 한번에 많은 빔을 조사할 수 있으므로, 스루풋을 대폭 향상시킬 수 있다. 멀티 빔 묘화 장치의 일 형태인 블랭킹 애퍼쳐 어레이를 사용한 멀티 빔 묘화 장치에서는, 예를 들어 하나의 전자총으로부터 방출된 전자 빔을 복수의 개구를 가진 성형 애퍼쳐 어레이에 통과시켜서 멀티 빔(복수의 전자 빔)을 형성한다. 멀티 빔은, 블랭킹 애퍼쳐 어레이의 각각 대응하는 블랭커 내를 통과한다.The writing apparatus using a multi-beam can irradiate a large number of beams at a time, as compared with the case of drawing with a single-stranded electron beam, so that the throughput can be greatly improved. In a multi-beam drawing apparatus using a blanking aperture array, which is a form of a multi-beam drawing apparatus, for example, an electron beam emitted from a single electron gun is passed through a molded aperture array having a plurality of openings to multi-beam (multiple electrons) Beam). The multi-beams pass through each corresponding blanker of the blanking aperture array.

블랭킹 애퍼쳐 어레이는 빔을 개별로 편향시키기 위한 전극쌍과, 그 사이에 빔 통과용 개구를 구비하고 있고, 전극쌍(블랭커)의 한쪽을 접지 전위로 고정하고 다른 쪽을 접지 전위와 그 이외의 전위로 전환함으로써, 각각 개별로, 통과하는 전자 빔의 블랭킹 편향을 행한다. 블랭커에 의해 편향된 전자 빔은 차폐되고, 편향되지 않은 전자 빔은 시료 상에 조사된다.The blanking aperture array has an electrode pair for individually deflecting a beam, and an opening for passing a beam therebetween, fixing one electrode pair (blanker) to a ground potential, and the other to a ground potential and other By switching to the electric potential of, the blanking deflection of the electron beam passing through each is performed individually. The electron beam deflected by the blanker is shielded, and the undeflected electron beam is irradiated onto the sample.

성형 애퍼쳐 어레이는, 빔 조사에 수반하여 온도가 높아지고, 열 팽창에 의해 개구 피치가 변화한다. 성형 애퍼쳐 어레이의 개구 피치가 변화하면, 멀티 빔의 빔 피치가 변화하고, 블랭킹 애퍼쳐 어레이의 개구를 통과하지 않게 되는 빔이 발생하고, 시료면 상에 결상해야 할 빔 어레이의 일부가 결손된다는 문제가 있었다.In the molded aperture array, the temperature increases with the beam irradiation, and the opening pitch changes due to thermal expansion. When the aperture pitch of the forming aperture array changes, the beam pitch of the multi-beam changes, a beam that does not pass through the opening of the blanking aperture array occurs, and a part of the beam array to be imaged on the sample surface is defective. There was a problem.

성형 애퍼쳐 어레이의 온도 상승을 억제하는 수단으로서, 성형 애퍼쳐 어레이 유지 기구의 방열성을 좋게 하는 것이 생각된다. 그러나, 전자 빔은 진공 중에서 조사할 필요가 있고, 성형 애퍼쳐 어레이나 그 유지 기구는 진공 중에 배치되기 때문에, 성형 애퍼쳐 어레이의 온도 상승을 충분히 억제할 수 없었다.As a means of suppressing the temperature rise of the molded aperture array, it is considered to improve the heat dissipation property of the molded aperture array holding mechanism. However, since the electron beam needs to be irradiated in a vacuum, and the forming aperture array and its holding mechanism are arranged in vacuum, the temperature rise of the forming aperture array cannot be sufficiently suppressed.

본 발명은 성형 애퍼쳐 어레이의 온도 상승을 억제할 수 있는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치를 제공한다.The present invention provides a multi-charged particle beam writing apparatus capable of suppressing the temperature rise of a molded aperture array.

본 발명의 일 형태에 의한 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치는, 하전 입자 빔을 방출하는 방출부와, 단일의 제1 개구가 형성된 제한 애퍼쳐와, 복수의 제2 개구가 형성되고, 상기 복수의 제2 개구가 포함되는 영역에, 상기 제1 개구를 통과한 상기 하전 입자 빔의 조사를 받고, 상기 복수의 제2 개구를 상기 하전 입자 빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 성형 애퍼쳐 어레이와, 상기 복수의 제2 개구를 통과한 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔이 통과하는 복수의 제3 개구가 형성되고, 각 제3 개구에 빔의 블랭킹 편향을 행하는 블랭커가 설치된 블랭킹 애퍼쳐 어레이를 구비하는 것이다.In the multi-charged particle beam drawing apparatus according to one embodiment of the present invention, an emission unit for emitting a charged particle beam, a limiting aperture having a single first opening, and a plurality of second openings are formed, and the plurality of A molded aperture array configured to form a multi-beam by irradiating the charged particle beam passing through the first opening, and partially passing through the plurality of second openings to a region including two openings, respectively. Wow, among the multi-beams passing through the plurality of second openings, a plurality of third openings through which the corresponding beams pass are formed, and a blanking aperture array in which a blanker that performs blanking deflection of the beams is installed in each third opening. It is to be provided.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 개략도이다.
도 2는, 제한 애퍼쳐의 평면도이다.
도 3은, 성형 애퍼쳐 어레이의 평면도이고, 성형 애퍼쳐 어레이에 있어서의 빔 조사 영역을 나타낸다.
도 4는, 제2 실시 형태에 따른 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 개략도이다.
도 5의 (a)는, 제3 실시 형태에 따른 제한 애퍼쳐의 평면도이고, 도 5의 (b)는 성형 애퍼쳐 어레이에 있어서의 빔 조사 영역을 나타내는 도면이다.
도 6은, 선회하면서 진행하는 빔의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a multi-charged particle beam drawing device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a plan view of the limiting aperture.
3 is a plan view of a molded aperture array, and shows a beam irradiation area in the molded aperture array.
4 is a schematic diagram of a multi-charged particle beam drawing device according to the second embodiment.
Fig. 5(a) is a plan view of the limiting aperture according to the third embodiment, and Fig. 5(b) is a view showing a beam irradiation area in the molded aperture array.
6 is a view showing an example of a beam traveling while turning.
7 is a schematic diagram of a multi-charged particle beam drawing device according to a fifth embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 실시 형태에서는, 하전 입자 빔의 일례로서, 전자 빔을 사용한 구성에 대하여 설명한다. 단, 하전 입자 빔은 전자 빔에 한정되는 것이 아니고, 이온빔 등이어도 된다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described based on drawing. In the embodiment, a configuration using an electron beam as an example of the charged particle beam will be described. However, the charged particle beam is not limited to the electron beam, and may be an ion beam or the like.

[제1 실시 형태][First Embodiment]

도 1에 도시하는 묘화 장치는, 마스크나 웨이퍼 등의 대상물에 전자 빔을 조사하여 원하는 패턴을 묘화하는 묘화부(10)와, 묘화부(10)의 동작을 제어하는 제어부(60)를 구비한다. 묘화부(10)는, 전자 빔 경통(12) 및 묘화실(40)을 가진, 멀티 빔 묘화 장치의 일례이다.The drawing device shown in Fig. 1 includes a drawing section 10 for drawing a desired pattern by irradiating an object such as a mask or wafer with an electron beam, and a control section 60 for controlling the operation of the drawing section 10 . The drawing unit 10 is an example of a multi-beam drawing device having an electron beam barrel 12 and a drawing chamber 40.

전자 빔 경통(12) 내에는, 전자총(14), 조명 렌즈(16), 제한 애퍼쳐(17)(제한 애퍼쳐 기판), 성형 애퍼쳐 어레이(18), 블랭킹 애퍼쳐 어레이(20), 투영 렌즈(22), 편향기(24), 스탑핑 애퍼쳐(26) 및 대물 렌즈(28)가 배치되어 있다.In the electron beam barrel 12, the electron gun 14, the illumination lens 16, the limiting aperture 17 (limiting aperture substrate), the molding aperture array 18, the blanking aperture array 20, projection The lens 22, the deflector 24, the stopping aperture 26 and the objective lens 28 are arranged.

묘화실(40) 내에는, XY 스테이지(42)가 배치된다. XY 스테이지(42) 상에는, 묘화 대상의 기판(44)인 마스크 블랭크스가 적재되어 있다.In the drawing room 40, an XY stage 42 is arranged. On the XY stage 42, a mask blank, which is the substrate 44 to be imaged, is loaded.

도 2에 도시한 바와 같이, 제한 애퍼쳐(17)에는, 단일의 개구(17A)(제1 개구)가 형성되어 있다. 개구(17A)는 예를 들어 원형이다. 제한 애퍼쳐(17)는, 성형 애퍼쳐 어레이(18)보다도 빔 진행 방향의 상류측에 배치되어 있고, 빔의 일부를 차폐하고, 성형 애퍼쳐 어레이(18)로의 빔 조사량을 저감한다.2, a single opening 17A (first opening) is formed in the limiting aperture 17. As shown in FIG. The opening 17A is circular, for example. The limiting aperture 17 is disposed on the upstream side of the beam traveling direction than the forming aperture array 18, shields a part of the beam, and reduces the amount of beam irradiation to the forming aperture array 18.

제한 애퍼쳐(17)는 산란 전자를 억제하기 위해서, 실리콘, 카본, 알루미늄, 티타늄 등의 전자의 반사율(후방 산란 계수)이 작고, 가공하기 쉬운 재료를 사용하는 것이 바람직하다.In order to suppress the scattering electrons, the limiting aperture 17 preferably uses a material having a small reflectance (backscattering coefficient) of electrons such as silicon, carbon, aluminum, and titanium, which is easy to process.

도 3에 도시한 바와 같이, 성형 애퍼쳐 어레이(18)에는, 세로 m열×가로 n열(m,n≥2)의 개구(18A)(제2 개구)가 소정의 배열 피치로 형성되어 있다. 각 개구(18A)는, 모두 동일 치수 형상의 직사각형으로 형성된다. 개구(18A)의 형상은, 원형이어도 상관없다.As shown in Fig. 3, in the molded aperture array 18, openings 18A (second openings) of vertical m rows x horizontal n rows (m, n≥2) are formed at a predetermined array pitch. . Each of the openings 18A is formed in a rectangular shape having the same dimensions. The shape of the opening 18A may be circular.

세로 방향의 개구(18A)의 개수와, 가로 방향의 개구(18A)의 개수가 동일한 경우(m=n인 경우), 개구(18A)의 배치 영역의 형상은 정사각형이 된다.When the number of openings 18A in the vertical direction and the number of openings 18A in the horizontal direction are the same (when m=n), the shape of the arrangement area of the opening 18A is square.

제한 애퍼쳐(17)의 개구(17A)를 통과하고, 원형으로 성형된 전자 빔 B가 성형 애퍼쳐 어레이(18)에 조사되는 조사 영역(50)(애퍼쳐상)은, 개구(18A)의 배치 영역보다도 약간 크다.The irradiation area 50 (on the aperture) through the opening 17A of the limiting aperture 17 and the circularly shaped electron beam B irradiated to the forming aperture array 18 is arranged in the opening 18A. It is slightly larger than the area.

복수의 개구(18A)를 전자 빔의 일부가 각각 통과함으로써, 멀티 빔 MB가 형성된다.A multi-beam MB is formed by passing a part of the electron beams through the plurality of openings 18A, respectively.

블랭킹 애퍼쳐 어레이(20)는 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 하방(광로의 하류측)에 설치되고, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 각 개구(18A)에 대응하는 통과 구멍(20A)(제3 개구)이 형성되어 있다. 각 통과 구멍(20A)에는, 쌍이 되는 두 전극의 조를 포함하는 블랭커(도시 생략)가 배치된다. 블랭커의 한쪽 전극은 접지 전위로 고정되어 있고, 다른 쪽 전극을 접지 전위와 다른 전위로 전환한다.The blanking aperture array 20 is provided below the molding aperture array 18 (downstream side of the optical path) and passes through holes 20A corresponding to each opening 18A of the molding aperture array 18 (product 3 openings). In each through hole 20A, a blanker (not shown) including a pair of pairs of electrodes is disposed. One electrode of the blanker is fixed at a ground potential, and the other electrode is switched to a potential different from the ground potential.

각 통과 구멍(20A)을 통과하는 전자 빔은, 블랭커에 인가되는 전압에 의해 각각 독립적으로 편향된다. 이와 같이, 복수의 블랭커가, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 복수의 개구(18A)를 통과한 멀티 빔 MB 중, 각각 대응하는 빔의 블랭킹 편향을 행한다.The electron beams passing through each through hole 20A are deflected independently by the voltage applied to the blanker. As described above, among the multi-beam MBs that have passed through the plurality of openings 18A of the molded aperture array 18, the plurality of blankers respectively perform blanking deflection of the corresponding beams.

스탑핑 애퍼쳐(26)는, 블랭커에 의해 편향된 빔을 차폐한다. 블랭커에 의해 편향되지 않은 빔은, 스탑핑 애퍼쳐(26)의 중심부에 형성된 개구(26A)를 통과한다. 스탑핑 애퍼쳐(26)는, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(20)에 의한 개별 블랭킹 시의 빔의 누설을 적게 하기 위해서, 빔의 퍼짐이 작아지는 크로스오버(광원상)의 결상면에 배치된다.The stopper aperture 26 shields the beam deflected by the blanker. The beam not deflected by the blanker passes through the opening 26A formed at the center of the stopper aperture 26. The stopper aperture 26 is arranged on the imaging surface of the crossover (light source image) in which the spread of the beam is reduced in order to reduce the leakage of the beam during individual blanking by the blanking aperture array 20.

제어부(60)는 제어 계산기(62), 편향 제어 회로(64) 등을 갖고 있다. 편향 제어 회로(64)는, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(20) 및 편향기(24)에 접속되어 있다. 제어 계산기(62)는, 기억 장치(도시 생략)로부터 묘화 데이터를 판독하고, 복수단의 데이터 변환 처리를 행하여 장치 고유의 샷 데이터를 생성한다. 샷 데이터에는, 각 샷의 조사량 및 조사 위치 좌표 등이 정의된다.The control unit 60 includes a control calculator 62, a deflection control circuit 64, and the like. The deflection control circuit 64 is connected to the blanking aperture array 20 and the deflector 24. The control calculator 62 reads drawing data from a storage device (not shown), and performs multiple stages of data conversion processing to generate device specific shot data. In the shot data, the irradiation amount and irradiation position coordinates of each shot are defined.

제어 계산기(62)는, 샷 데이터에 기초하여 각 샷의 조사량을 편향 제어 회로(64)에 출력한다. 편향 제어 회로(64)는, 입력된 조사량을 전류 밀도로 나누어서 조사 시간 t를 구한다. 그리고, 편향 제어 회로(64)는, 대응하는 샷을 행할 때, 조사 시간 t만큼 블랭커가 빔 ON하도록, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(20)가 대응하는 블랭커에 편향 전압을 인가한다.The control calculator 62 outputs the irradiation amount of each shot to the deflection control circuit 64 based on the shot data. The deflection control circuit 64 calculates the irradiation time t by dividing the input irradiation amount by the current density. Then, the deflection control circuit 64 applies a deflection voltage to the blanker by the blanking aperture array 20 so that the blanker beams ON for the irradiation time t when performing the corresponding shot.

또한, 제어 계산기(62)는, 샷 데이터가 나타내는 위치(좌표)에 각 빔이 편향되도록, 편향 위치 데이터를 편향 제어 회로(64)에 출력한다. 편향 제어 회로(64)는 편향량을 연산하고, 편향기(24)에 편향 전압을 인가한다. 이에 의해, 그 회에 샷 되는 멀티 빔 MB가 통합하여 편향된다.In addition, the control calculator 62 outputs the deflection position data to the deflection control circuit 64 such that each beam is deflected at a position (coordinate) indicated by the shot data. The deflection control circuit 64 calculates the amount of deflection, and applies a deflection voltage to the deflector 24. Thereby, the multi-beam MB shot at that time is integrated and deflected.

전자총(14)(방출부)으로부터 방출된 전자 빔 B는, 조명 렌즈(16)에 의해 거의 수직으로 제한 애퍼쳐(17)를 조명한다. 제한 애퍼쳐(17)의 개구(17A)를 통과한 전자 빔이 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 개구 배치 영역을 조명한다. 전자 빔이 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 복수의 개구(18A)를 통과함으로써, 복수의 전자 빔(멀티 빔) MB가 형성된다. 멀티 빔 MB는, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(20)의 각각 대응하는 블랭커 내를 통과한다.The electron beam B emitted from the electron gun 14 (emission portion) illuminates the limiting aperture 17 almost vertically by the illumination lens 16. The electron beam passing through the opening 17A of the limiting aperture 17 illuminates the opening arrangement area of the forming aperture array 18. As the electron beam passes through the plurality of openings 18A of the forming aperture array 18, a plurality of electron beams (multi-beams) MB are formed. The multi-beam MB passes through each corresponding blanker of the blanking aperture array 20.

블랭킹 애퍼쳐 어레이(20)를 통과한 멀티 빔 MB는, 투영 렌즈(22)에 의해 축소되어, 스탑핑 애퍼쳐(26)의 중심 개구(26A)를 향하여 진행한다. 여기서, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(20)의 블랭커에 의해 편향된 전자 빔은, 스탑핑 애퍼쳐(26)의 개구(26A)로부터 위치가 벗어나고, 스탑핑 애퍼쳐(26)에 의해 차폐된다. 한편, 블랭커에 의해 편향되지 않은 전자 빔은, 스탑핑 애퍼쳐(26)의 개구(26A)를 통과한다. 블랭커의 온/오프에 의해, 블랭킹 제어가 행해져, 빔의 온/오프가 제어된다.The multi-beam MB that has passed through the blanking aperture array 20 is reduced by the projection lens 22 and proceeds toward the central opening 26A of the stopping aperture 26. Here, the electron beam deflected by the blanker of the blanking aperture array 20 is displaced from the opening 26A of the stopper aperture 26 and is shielded by the stopper aperture 26. On the other hand, the electron beam not deflected by the blanker passes through the opening 26A of the stopping aperture 26. The blanking control is performed by turning on/off the blanker, and the on/off of the beam is controlled.

이와 같이, 스탑핑 애퍼쳐(26)는, 블랭킹 애퍼쳐 어레이(20)의 블랭커에 의해 빔 OFF의 상태가 되도록 편향된 각 빔을 차폐한다. 그리고, 빔 ON이 되고 나서 빔 OFF가 될 때까지 스탑핑 애퍼쳐(26)를 통과한 빔이, 1회분의 샷의 빔이 된다.In this way, the stopper aperture 26 shields each beam deflected to be in a state of beam OFF by the blanker of the blanking aperture array 20. Then, after the beam is turned on, the beam that has passed through the stopper aperture 26 until the beam is turned off becomes a beam of one shot.

스탑핑 애퍼쳐(26)를 통과한 멀티 빔 MB는, 대물 렌즈(28)에 의해 기판(44) 상에 초점이 맞춰져, 원하는 축소율의 패턴상이 된다. 스탑핑 애퍼쳐(26)를 통과한 각 빔(멀티 빔 전체)은, 편향기(24)에 의해 동일 방향으로 통합하여 편향되고, 각 빔의 기판(44) 상의 각각의 조사 위치에 조사된다.The multi-beam MB that has passed through the stopper aperture 26 is focused on the substrate 44 by the objective lens 28, and becomes a pattern with a desired reduction ratio. Each beam (the entire multi-beam) passing through the stopper aperture 26 is integrated and deflected in the same direction by the deflector 24, and is irradiated to each irradiation position on the substrate 44 of each beam.

또한, 도 1의 예에서는, 편향기(24)가 스탑핑 애퍼쳐(26)보다도 광로의 상류측에 배치되지만, 하류측에 배치되어도 된다.In the example of Fig. 1, the deflector 24 is disposed on the upstream side of the optical path than the stopper aperture 26, but may be disposed on the downstream side.

XY 스테이지(42)가 연속 이동하고 있을 때, 빔의 조사 위치가 XY 스테이지(42)의 이동에 추종하도록 편향기(24)에 의해 제어된다. XY 스테이지(42)의 이동은 도시하지 않은 스테이지 제어부에 의해 행하여진다.When the XY stage 42 is continuously moving, the irradiation position of the beam is controlled by the deflector 24 to follow the movement of the XY stage 42. The movement of the XY stage 42 is performed by a stage control unit (not shown).

본 실시 형태에서는, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 상방(성형 애퍼쳐 어레이(18)보다도 광로의 상류측)에 제한 애퍼쳐(17)를 설치하고, 성형 애퍼쳐 어레이(18)로의 빔 조사량을 저감하고 있다. 그 때문에, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 온도 상승을 억제하고, 개구(18A)의 개구 피치의 변화를 방지할 수 있다.In the present embodiment, the limiting aperture 17 is provided above the molding aperture array 18 (upstream side of the optical path than the molding aperture array 18), and the amount of beam irradiation to the molding aperture array 18 is measured. Is decreasing. Therefore, the temperature rise of the forming aperture array 18 can be suppressed, and the change in the opening pitch of the opening 18A can be prevented.

전자총(14)으로부터 방출된 전자 빔의 일부가 제한 애퍼쳐(17)로 차폐됨으로써, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 빔 조사 영역(50)의 주연부에서는, 외측을 향하여 점점 어두워지는(조사량이 저하되는) 영역이 발생한다. 이러한 조사량 저하 영역(이하, 「반영 흐림」이라고도 함)과 개구(18A)가 겹치면, 전류 밀도가 낮은 빔이 형성된다. 전류 밀도가 낮은 빔이 형성되지 않도록 하기 위해서, 반영 흐림분 이상의 거리의 마진이 최외주의 개구와 제한 애퍼쳐의 그림자의 간격에 있어서 필요해지므로, 조사 영역을 빠듯하게 좁혀 가능한 한 빔 조사량을 저감시키는 데 있어서는, 반영 흐림을 작게 하는 것이 바람직하다.As a part of the electron beam emitted from the electron gun 14 is shielded by the limiting aperture 17, the periphery of the beam irradiation area 50 of the forming aperture array 18 gradually becomes darker toward the outside (irradiation decreases) Area). When such a dose reduction region (hereinafter also referred to as "reflection blur") and the opening 18A overlap, a beam with a low current density is formed. In order to prevent the formation of a beam with a low current density, a margin of a distance equal to or greater than the reflected blur is required in the gap between the outermost circumference and the shadow of the limiting aperture, so that the irradiation area is tightly narrowed to reduce the beam irradiation amount as much as possible In view of this, it is desirable to reduce the reflection blurring.

반영 흐림을 충분히 작게 하기 위해서, 성형 애퍼쳐 어레이(18)와 제한 애퍼쳐(17)의 간격 D가 이하의 조건을 만족시키도록 하는 것이 바람직하다. 이하의 조건식에 있어서, α는 기판(44)에 있어서의 빔 수렴각, M은 성형 애퍼쳐 어레이(18)로부터 기판면으로의 결상 배율, P는 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 개구(18A)의 배열 피치이다.In order to make reflection blur sufficiently small, it is preferable that the distance D between the forming aperture array 18 and the limiting aperture 17 satisfies the following conditions. In the following conditional expression, α is the beam convergence angle of the substrate 44, M is the imaging magnification from the forming aperture array 18 to the substrate surface, and P is the opening 18A of the forming aperture array 18. It is the arrangement pitch.

D≤P/(10·M·α)D≤P/(10·M·α)

간격 D가 상기 조건식을 충족하도록 함으로써, 반영 흐림을 배열 피치 P의 1/10 이하로 할 수 있다.By making the interval D satisfy the above conditional expression, the reflection blurring can be made 1/10 or less of the array pitch P.

성형 애퍼쳐 어레이(18)로의 빔 조사량을 저감하기 위해서, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 상방에, 개구(18A)에 대응하는 복수의 개구가 형성된 제한 애퍼쳐 어레이를 배치하는 것이 생각된다. 그러나, 제한 애퍼쳐 어레이의 개구와, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 개구(18A)의 위치가 어긋나면, 멀티 빔의 일부가 결손된다. 제한 애퍼쳐 어레이의 개구와, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 개구(18A)의 위치 정렬을 고정밀도로 행하기 위해서는, 복잡하고 고가의 위치 정렬 기구를 마련할 필요가 있다.In order to reduce the amount of beam irradiation to the forming aperture array 18, it is conceivable to arrange a limiting aperture array in which a plurality of openings corresponding to the openings 18A are formed above the forming aperture array 18. However, if the positions of the openings of the limiting aperture array and the openings 18A of the forming aperture array 18 are misaligned, part of the multi-beam is lost. In order to accurately align the openings of the limiting aperture array and the openings 18A of the forming aperture array 18, it is necessary to provide a complicated and expensive positional alignment mechanism.

또한, 복수의 개구가 형성된 제한 애퍼쳐 어레이를 사용하는 경우에는 또한, 제한 애퍼쳐 어레이의 개구 치수는 작기 때문에, 콘타미네이션에 의해 개구가 폐색되면, 멀티 빔의 일부가 결손된다. 또한, 개구를 폐색하기까지 이르지 않아도, 오염과 빔의 거리가 가깝고, 차지업에 의해 빔이 편향되어, 빔 정밀도가 현저하게 열화된다.In addition, in the case of using a limiting aperture array in which a plurality of openings are formed, since the aperture dimension of the limiting aperture array is also small, if the opening is closed by contamination, part of the multi-beams is lost. Further, even if the opening is not closed, the distance between the contamination and the beam is close, the beam is deflected by charge-up, and the beam precision is significantly deteriorated.

이에 비해, 본 실시 형태에서는, 직경이 큰 단일의 개구(17A)를 갖는 제한 애퍼쳐(17)를 배치한다. 그 때문에, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 개구(18A)의 위치 정렬을 고정밀도로 행할 필요는 없다. 또한, 개구(17A)가 막힐 가능성은 없고(극히 낮고), 개구(17A)의 주연에 오염이 발생한 경우에도, 빔과 오염의 간격을 크게 잡을 수 있고, 차지업에 의한 빔 편향 효과를 극히 작게 할 수 있다.In contrast, in the present embodiment, the limiting aperture 17 having a single opening 17A having a large diameter is disposed. Therefore, it is not necessary to precisely align the positions of the openings 18A of the molded aperture array 18 with high precision. Further, there is no possibility that the opening 17A is clogged (very low), and even when contamination occurs at the periphery of the opening 17A, the distance between the beam and the contamination can be greatly increased, and the beam deflection effect due to charge-up is extremely small. can do.

[제2 실시 형태][Second Embodiment]

도 4에 제2 실시 형태에 따른 묘화 장치의 개략 구성을 나타낸다. 본 실시 형태는, 도 1에 도시하는 제1 실시 형태와 비교하여, 정전 렌즈(30)가 설치되어 있는 점이 상이하다. 도 4에 있어서, 도 1에 도시하는 제1 실시 형태와 동일 부분에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다.4 shows a schematic configuration of a drawing device according to a second embodiment. This embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that an electrostatic lens 30 is provided. 4, the same code|symbol is attached|subjected to the same part as 1st embodiment shown in FIG. 1, and description is abbreviate|omitted.

정전 렌즈(30)는, 성형 애퍼쳐 어레이(18)를 격자로서 이용한 격자 렌즈(32)를 구성한다. 격자 렌즈(32)는 조명계의 수차를 저감하고, 스탑핑 애퍼쳐(26)에 있어서의 광원상의 사이즈를 조인다. 정전 렌즈(30)는, 조명 렌즈(16)와 성형 애퍼쳐 어레이(18) 사이에 배치된다.The electrostatic lens 30 constitutes a grating lens 32 using the molded aperture array 18 as a grating. The grating lens 32 reduces the aberration of the illumination system and tightens the size of the light source in the stopper aperture 26. The electrostatic lens 30 is disposed between the illumination lens 16 and the molded aperture array 18.

격자 렌즈(32)의 전계를 흐트러뜨리지 않도록 하기 위해서, 제한 애퍼쳐(17)는 조명 렌즈(16) 내, 또는 조명 렌즈(16)보다도 상방(광로의 상류측)에 배치된다. 도 4는, 제한 애퍼쳐(17)를 조명 렌즈(16) 내에 배치한 예를 나타내고 있다.In order not to disturb the electric field of the grating lens 32, the limiting aperture 17 is disposed in the illumination lens 16 or above the illumination lens 16 (upstream side of the optical path). 4 shows an example in which the limiting aperture 17 is arranged in the illumination lens 16.

격자 렌즈(32)를 마련한 경우에도, 성형 애퍼쳐 어레이(18)로의 빔 조사량을 저감하고, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 온도 상승을 억제할 수 있다.Even when the grating lens 32 is provided, it is possible to reduce the beam irradiation amount to the molded aperture array 18 and suppress the temperature rise of the molded aperture array 18.

[제3 실시 형태][Third embodiment]

상기 제1 실시 형태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 제한 애퍼쳐(17)에 원형의 개구(17A)가 형성되어 있는 예에 대하여 설명했지만, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 직사각형의 개구(17B)가 형성되어 있어도 된다. 도 5의 (b)는, 제한 애퍼쳐(17)의 개구(17B)를 통과한 전자 빔이 성형 애퍼쳐 어레이(18)에 조사되는 직사각형의 조사 영역(50B)을 나타낸다.In the first embodiment, an example in which a circular opening 17A is formed in the limiting aperture 17 has been described as shown in FIG. 2, but as shown in FIG. 5(a), A rectangular opening 17B may be formed. 5B shows a rectangular irradiation area 50B in which the electron beam passing through the opening 17B of the limiting aperture 17 is irradiated to the forming aperture array 18.

개구(17B)의 형상은, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 개구(18A)의 배치 영역의 형상에 맞춘 형상으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 개구(18A)의 배치 영역의 형상이 정사각형인 경우, 개구(17B)의 형상도 정사각형으로 한다. 이에 의해, 조사 영역(50B)도 정사각형이 된다.It is preferable that the shape of the opening 17B is a shape that matches the shape of the arrangement region of the opening 18A of the molded aperture array 18. For example, when the shape of the arrangement area of the opening 18A is square, the shape of the opening 17B is also set to square. Thereby, the irradiation area 50B also becomes a square.

도 3에 도시하는 원형의 조사 영역(50)의 직경과, 도 5의 (b)에 나타내는 정사각형의 조사 영역(50B)의 대각선 길이를 동일하게 한 경우, 본 실시 형태는, 상기 제1 실시 형태와 비교하여, 성형 애퍼쳐 어레이(18)로의 빔 조사량을 추가로 약 36％ 저감시킬 수 있다. 그 때문에, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 온도 상승을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.When the diameter of the circular irradiation area 50 shown in FIG. 3 and the diagonal length of the square irradiation area 50B shown in FIG. 5B are the same, this embodiment is the first embodiment. Compared with, it is possible to further reduce the beam irradiation amount to the forming aperture array 18 by about 36%. Therefore, the temperature rise of the molded aperture array 18 can be suppressed more effectively.

[제4 실시 형태][Fourth Embodiment]

도 4에 도시하는 상기 제2 실시 형태에 있어서, 직사각형의 개구(17B)가 형성된 제한 애퍼쳐(17)를 사용해도 된다. 조명 렌즈(16)가 자계형인 경우, 개구(17B)를 통과하고, 직사각형으로 성형된 빔은 자계 중에서 선회하면서 진행한다. 그 때문에, 도 6에 도시하는 바와 같이, 직사각형의 조사 영역(50B)과, 개구(18A)의 배치 영역의 위치가 맞도록, 제한 애퍼쳐(17)를 회전시켜서 배치하는 것이 바람직하다.In the second embodiment shown in Fig. 4, a limiting aperture 17 in which a rectangular opening 17B is formed may be used. When the illumination lens 16 is of a magnetic field type, it passes through the opening 17B, and the beam formed into a rectangle proceeds while rotating in the magnetic field. For this reason, as shown in Fig. 6, it is preferable to rotate the limiting aperture 17 so that the rectangular irradiation area 50B and the arrangement area of the opening 18A are aligned.

제한 애퍼쳐(17)의 회전량은 미리 계산하여 구할 수 있다. 제한 애퍼쳐(17)의 회전 기구를 설치하고, 제한 애퍼쳐(17)의 회전량을 바꾸면서 시료면에 조사되는 빔을 검출하여, 회전량을 결정해도 된다.The amount of rotation of the limiting aperture 17 can be calculated and calculated in advance. A rotating mechanism of the limiting aperture 17 may be provided, and a beam irradiated to the sample surface may be detected while changing the amount of rotation of the limiting aperture 17 to determine the amount of rotation.

[제5 실시 형태][Fifth embodiment]

도 7에 제5 실시 형태에 따른 묘화 장치의 개략 구성을 나타낸다. 본 실시 형태는, 도 4에 도시하는 제2 실시 형태와 비교하여, 투영 렌즈(22)를 생략하고, 멀티 빔 MB의 각 빔이, 스탑핑 애퍼쳐(26)의 개구(26A)를 향하여 각도를 갖고서 진행하는 점이 상이하다. 제한 애퍼쳐(17)는, 원형의 개구(17A)가 형성되어 있어도 되고, 직사각형의 개구(17B)가 형성되어 있어도 된다. 도 7에 있어서, 도 4에 도시하는 제2 실시 형태와 동일 부분에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다.7 shows a schematic configuration of a drawing device according to a fifth embodiment. Compared to the second embodiment shown in FIG. 4, this embodiment omits the projection lens 22 and angles each beam of the multi-beam MB toward the opening 26A of the stopping aperture 26. The point to proceed with is different. The restricting aperture 17 may have a circular opening 17A or a rectangular opening 17B. In Fig. 7, the same reference numerals are given to the same parts as those in the second embodiment shown in Fig. 4, and description thereof is omitted.

멀티 빔 MB 전체의 빔 직경은, 제한 애퍼쳐(17)의 통과 시로부터 점점 작아져 간다. 또한, 멀티 빔 MB의 빔 피치는, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 통과 시로부터 점점 작아져 간다.The beam diameter of the entire multi-beam MB gradually decreases from the time when the limiting aperture 17 passes. In addition, the beam pitch of the multi-beam MB gradually decreases from the time when the forming aperture array 18 passes.

멀티 빔 MB는, 성형 애퍼쳐 어레이(18)에 의해 형성되는 빔 피치보다도 좁아진 피치로 블랭킹 애퍼쳐 어레이(20)를 통과한다.The multi-beam MB passes through the blanking aperture array 20 at a pitch narrower than the beam pitch formed by the forming aperture array 18.

상기 제1 내지 제4 실시 형태에서는, 제한 애퍼쳐(17)에 형성된 개구(17A, 17B)의 사이즈는, 성형 애퍼쳐 어레이(18)에 있어서의 빔 조사 영역(50, 50B)의 사이즈와 동일 정도였지만, 본 실시 형태에서는, 개구(17B)의 사이즈는 빔 조사 영역(50B)의 사이즈보다도 커진다.In the first to fourth embodiments, the sizes of the openings 17A and 17B formed in the limiting aperture 17 are the same as the sizes of the beam irradiation areas 50 and 50B in the forming aperture array 18. In the present embodiment, the size of the opening 17B is larger than the size of the beam irradiation area 50B in this embodiment.

멀티 빔 MB가, 빔 피치를 좁히면서 스탑핑 애퍼쳐(26)를 향하여 진행하는 경우에도, 제한 애퍼쳐(17)가 성형 애퍼쳐 어레이(18)로의 빔 조사량을 저감하고, 성형 애퍼쳐 어레이(18)의 열 팽창을 억제할 수 있다.Even when the multi-beam MB progresses toward the stopping aperture 26 while narrowing the beam pitch, the limiting aperture 17 reduces the beam irradiation amount to the molding aperture array 18, and the molding aperture array ( The thermal expansion of 18) can be suppressed.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태 그대로 한정되는 것은 아니고, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적당한 조합에 의해, 여러가지 발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시 형태에 나타나는 전체 구성 요소로부터 몇몇 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 다른 실시 형태에 걸치는 구성 요소를 적절히 조합해도 된다.In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and in the implementation step, it is possible to embody and modify the components within a range not departing from the gist. In addition, various inventions can be formed by appropriate combinations of a plurality of constituents disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Moreover, you may combine the components which apply over other embodiment suitably.

Claims (8)

하전 입자 빔을 방출하는 방출부와,
단일의 제1 개구가 형성된 제한 애퍼쳐 기판과,
복수의 제2 개구가 형성되고, 상기 복수의 제2 개구가 포함되는 영역에, 상기 제1 개구를 통과한 상기 하전 입자 빔의 조사를 받고, 상기 복수의 제2 개구를 상기 하전 입자 빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 성형 애퍼쳐 어레이와,
상기 복수의 제2 개구를 통과한 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔이 통과하는 복수의 제3 개구가 형성되고, 각 제3 개구에 빔의 블랭킹 편향을 행하는 블랭커가 마련된 블랭킹 애퍼쳐 어레이
를 구비하고,
묘화 대상의 기판의 표면에 있어서의 상기 복수의 제2 개구의 상의 결상 배율을 M, 빔 수렴각을 α, 상기 성형 애퍼쳐 어레이의 상기 제2 개구의 배열 피치를 P라 할 경우, 상기 제한 애퍼쳐 기판과 상기 성형 애퍼쳐 어레이의 간격 D가
D≤P/(10·M·α)
를 만족시키는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.An emission unit that emits a charged particle beam,
A limiting aperture substrate in which a single first opening is formed,
A region in which a plurality of second openings are formed and the plurality of second openings are included is irradiated by the charged particle beam passing through the first opening, and the plurality of second openings are part of the charged particle beam Forming aperture array to form a multi-beam by passing through each,
Of the multi-beams passing through the plurality of second openings, a plurality of third openings through which the corresponding beams pass are formed, and a blanking aperture array provided with a blanker that performs blanking deflection of the beams in each third opening.
Equipped with,
When the imaging magnification of the images of the plurality of second openings on the surface of the substrate to be imaged is M, the beam convergence angle is α, and the arrangement pitch of the second openings in the forming aperture array is P, the limiting difficulties are The distance D between the perforated substrate and the forming aperture array is
D≤P/(10·M·α)
Multi charged particle beam writing apparatus, characterized in that it satisfies. 제1항에 있어서, 상기 성형 애퍼쳐 어레이보다도 광로의 상류측에 배치된 조명 렌즈를 더 구비하고,
상기 제한 애퍼쳐 기판은, 상기 조명 렌즈와 상기 성형 애퍼쳐 어레이 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.The method of claim 1, further comprising an illumination lens disposed upstream of the optical path than the molded aperture array,
The limiting aperture substrate is arranged between the illumination lens and the molded aperture array. 삭제delete 하전 입자 빔을 방출하는 방출부와,
단일의 제1 개구가 형성된 제한 애퍼쳐 기판과,
복수의 제2 개구가 형성되고, 상기 복수의 제2 개구가 포함되는 영역에, 상기 제1 개구를 통과한 상기 하전 입자 빔의 조사를 받고, 상기 복수의 제2 개구를 상기 하전 입자 빔의 일부가 각각 통과함으로써 멀티 빔을 형성하는 성형 애퍼쳐 어레이와,
상기 복수의 제2 개구를 통과한 멀티 빔 중, 각각 대응하는 빔이 통과하는 복수의 제3 개구가 형성되고, 각 제3 개구에 빔의 블랭킹 편향을 행하는 블랭커가 마련된 블랭킹 애퍼쳐 어레이와,
상기 성형 애퍼쳐 어레이보다도 광로의 상류측에 배치된 조명 렌즈와,
상기 조명 렌즈와 상기 성형 애퍼쳐 어레이 사이에 배치된 정전 렌즈
를 구비하고,
상기 제한 애퍼쳐 기판은, 상기 조명 렌즈 내, 또는 상기 조명 렌즈보다도 광로의 상류측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.An emission unit that emits a charged particle beam,
A limiting aperture substrate in which a single first opening is formed,
A region in which a plurality of second openings are formed and the plurality of second openings are included is irradiated by the charged particle beam passing through the first opening, and the plurality of second openings are part of the charged particle beam Forming aperture array to form a multi-beam by passing through each,
Of the multi-beams passing through the plurality of second openings, a plurality of third openings through which the corresponding beams pass are formed, and a blanking aperture array provided with a blanker that performs blanking deflection of the beams in each third opening,
An illumination lens disposed on the upstream side of the optical path than the molded aperture array,
An electrostatic lens disposed between the illumination lens and the molded aperture array
Equipped with,
The limiting aperture substrate is arranged in the illumination lens or on the upstream side of the optical path than the illumination lens. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1 개구의 형상은 원형인 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.The multi-charged particle beam drawing apparatus according to claim 1 or 4, wherein the first opening has a circular shape. 제1항에 있어서, 상기 제1 개구의 형상, 및 상기 복수의 제2 개구의 배치 영역의 형상은 직사각형인 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.The multi-charged particle beam writing apparatus according to claim 1, wherein the shape of the first opening and the arrangement region of the plurality of second openings are rectangular. 제6항에 있어서, 상기 성형 애퍼쳐 어레이보다도 광로의 상류측에 배치된 자계형의 조명 렌즈와,
상기 제한 애퍼쳐 기판을 회전시키는 회전 기구
를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.The magnetic field type illumination lens of claim 6, which is disposed upstream of the optical path than the molded aperture array,
A rotating mechanism for rotating the limiting aperture substrate
Multi-charged particle beam drawing apparatus further comprising a. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 제3 개구의 배열 피치는, 상기 제2 개구의 배열 피치보다도 좁은 것을 특징으로 하는 멀티 하전 입자 빔 묘화 장치.
The multi-charged particle beam writing apparatus according to claim 1 or 4, wherein the arrangement pitch of the third opening is narrower than the arrangement pitch of the second opening.
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